(1)數(shù)控銑床本體(液壓、氣動和潤滑裝置)對數(shù)控銑床本體而言,由于機械部件處于運動摩擦過程中,因此對它的維護就顯得特別重要,如主軸箱的冷卻和潤滑、導(dǎo)軌副和滾珠絲杠副的間隙調(diào)整與潤滑,以及支承的預(yù)緊、液壓與氣動裝置的壓力調(diào)整和流量調(diào)整等。
(2)電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機床電氣柜(也稱強電柜)及操作面板等。數(shù)控系統(tǒng)與機床電氣設(shè)備之間的接口有四個部分:
1)驅(qū)動電路,主要指與坐標(biāo)軸進給驅(qū)動和主軸驅(qū)動之間的電路。
2)位置反饋電路,指數(shù)控系統(tǒng)與位置檢測裝置之間的連接電路。
3)電源及保護電路,由數(shù)控銑床強電控制線路中的電源控制電路構(gòu)成,強電線路由電源變壓器、控制變壓器、各種斷路器、保護開關(guān)、接觸器、熔斷器等連接而成,以便為交流電動機、電磁鐵、離合器和電磁閥等功率執(zhí)行元件供電。
4)開關(guān)信號連接電路。開關(guān)信號是數(shù)控系統(tǒng)與機床之間的I/O控制信號,I/O控制信號在數(shù)控系統(tǒng)和機床之間的傳送通過I/O接口進行。數(shù)控系統(tǒng)中的各種信號均可以用機床數(shù)據(jù)位數(shù)控銑床“I”或“O”來表示。數(shù)控系統(tǒng)通過對輸入開關(guān)量的處理,向I/O接口輸出各種控制命令,控制強電線路的動作。
數(shù)控設(shè)備從電氣的角度看,最明顯的特征就是用電氣驅(qū)動替代了普通機床的機械傳動,相應(yīng)的主運動和進給運動由主軸電動機和伺服電動機執(zhí)行完成,而電動機的驅(qū)動必須有相應(yīng)的驅(qū)動裝置和電源配置。
現(xiàn)代數(shù)控銑床一般用可編程序控制器替代普通機床電氣柜中的大部分機床電器,從而實現(xiàn)對主軸、進給、換刀、潤滑、冷卻、液壓及氣動傳動等系統(tǒng)的邏輯控制。特別要注意的是機床上各部位的按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、繼電器、電磁閥等機床電氣開關(guān),開關(guān)的可靠性直接影響機床能否正確執(zhí)行動作。這些設(shè)備的故障是數(shù)控設(shè)備最常見的故障。
為了保證精度,數(shù)控銑床一般采用反饋裝置(包括速度檢測裝置和位置檢測裝置)。檢測裝置的好壞直接影響數(shù)控銑床的運動精度及定位精度。
由上所述,電氣系統(tǒng)的故障診斷及維護是數(shù)控銑床故障診斷和維護的重點。
資料表明:數(shù)控設(shè)備的操作、保養(yǎng)和調(diào)整不當(dāng)占整個設(shè)備故障的57%,伺服系統(tǒng)、電源及電氣控制部分的故陴占整個故障的37.5%,而數(shù)控系統(tǒng)的故障占5.5%。
(1)按數(shù)控銑床發(fā)生故障的部件分類
1)機床本體故障。數(shù)控銑床的機床本體部分主要包括機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護裝置。
因機械安裝、調(diào)試及操作使用不當(dāng)?shù)仍蚨鸬臋C械傳動故障和導(dǎo)軌副摩擦過大故障,通常表現(xiàn)為傳動噪聲大,加工精度差,運行阻力大。例如,傳動鏈的撓性聯(lián)軸器松動,齒輪、絲杠與軸承缺油,導(dǎo)軌塞鐵調(diào)整不當(dāng),導(dǎo)軌潤滑不良以及數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)仍蚓?/span>造成以上故障。
尤其應(yīng)引起重視的是機床各部位標(biāo)明的注油點(注油孔)需定時、定量加注潤滑(脂),這是機床各傳動鏈正常運行的保證。
另外,液壓、潤滑與氣動系統(tǒng)的故障主要表現(xiàn)為管路阻塞或密封不良,造成數(shù)控銑床無法正常工作。
2)電氣故障。電氣故障分弱電故障與強電故障。
弱電部分主要指CNC裝置、PLC、CRT顯示器以及伺服單元、I/O裝置等電子電路,這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要是指上述各裝置的印制電路板上的集成電路芯片、分立元件、接插件以及外部連接組件等發(fā)生的故障。常見的軟件故障有加工程序出錯、系統(tǒng)程序和參數(shù)的改變或丟失、計算機的運算出錯等。
強電故障是指繼電器、接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電磁鐵、行程開關(guān)等元器件,以及由其所組成的電路發(fā)生故障。這一部分的故障十分常見,必須引起足夠的重視。
(2)按數(shù)控銑床發(fā)生故障的性質(zhì)分類
1)系統(tǒng)性故障。系統(tǒng)性故障通常指只要滿足一定的條件或超過某一設(shè)定,工作中的數(shù)控銑床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象極為常見。例如,潤滑、冷卻或液壓等系統(tǒng)由于管路泄漏引起游標(biāo)下降,達(dá)到某一限值,必然會發(fā)生液位報警,使數(shù)控銑床停機。再如,數(shù)控銑床在加工中因切削用量過大,達(dá)到某一限值時,必然會發(fā)生過載或超溫報警,導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)迅速停機。
因此,正確使用與精心維護數(shù)控銑床是杜絕或避免這類系統(tǒng)性故障的切實保障。
2)隨機性故障。隨機性故障通常指數(shù)控銑床在同樣的條件下工作時偶然發(fā)生的一次或兩次故障。有的文獻(xiàn)上稱此為“軟故障”。由于此類故障在條件相同的狀態(tài)下偶然發(fā)生一兩次,因此,隨機性故障的原因分析與故障診斷較其他故障困難得多。一般而言,這類故障的發(fā)生往往與安裝質(zhì)量、組件排列、參數(shù)設(shè)定、元器件品質(zhì)、操作失誤與維護不當(dāng),以及工作環(huán)境影響等諸多因素有關(guān)。例如,接插件與連接組件因疏忽未加鎖定,印制電路板上的元器件松動變形或焊點虛脫,繼電器觸點、各類開關(guān)觸頭因污染銹蝕,以及直流電刷接觸不良等所造成的接觸不可靠等。另外,工作環(huán)境溫度過高或過低,濕度過大,電源波動與機械振動、有害粉塵與氣體污染等原因均可引發(fā)此類偶然性故障。
因此,加強數(shù)控系統(tǒng)的維護檢査,確保電氣柜門的密封,嚴(yán)防工業(yè)粉塵及有害氣體的侵襲等,均可避免此類故障的發(fā)生。
(3)按數(shù)控銑床發(fā)生故障時有無報警顯示分類
1)有報警顯示的故障。這類故障又可分為硬件報警顯示與軟件報警顯示兩種。
硬件報警顯示指各單元裝置上的警示燈(一般由LED發(fā)光管或小型指示燈等組成)有指示。在數(shù)控系統(tǒng)中有許多用來指示故障部位的警示燈,如控制操作面板、位置控制印制電路板、伺服控制單元、主軸單元、電源單元等部位常設(shè)有這類警示燈。一旦數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障,借助相應(yīng)部位上的警示燈可大致分析判斷故障發(fā)生的部位與性質(zhì),這無疑給故障分析、診斷帶來了極大的方便。因此,維修人員在日常維護和排除故障時應(yīng)認(rèn)真檢查這些警示燈的狀態(tài)是否正常。
軟件報警顯示通常是指顯示屏(CRT)上顯示出來的報警號和報警信息。由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能,因此它一旦檢測到故障,即按故障的級別進行處理,同時在CRT上以報警號的形式顯示該故障信息。這類報警顯示常見的有存儲器警示、過熱警示、伺服系統(tǒng)警示、軸超程警示、程序出錯警示、主軸警示、過載警示以及短路警示等。通常軟件報警類型少則幾十種,多則上千種,這無疑為故障診斷和排除提供了極大的幫助。
NC報警為數(shù)控部分的故障報警,可通過所顯示的報警號,對照維修手冊中有關(guān)NC故障報警及說明來確定產(chǎn)生該故障的原因。PLC的報警大多數(shù)屬于機床側(cè)的故障報警,顯示由PLC的報警信息文本所提供,可通過所顯示的報警號,對照維修手冊中有關(guān)PLC故障的報警信息、PLC接口說明,以及PLC程序等內(nèi)容檢查PLC有關(guān)接口和內(nèi)部繼電器狀態(tài),確定產(chǎn)生故障的原因。通常,PLC報警發(fā)生的可能性要比NC報警高得多。
2)無報警顯示的故障。這類故障發(fā)生時無任何硬件或軟件的報警顯示,因此分析診斷難度較大。例如,在數(shù)控銑床通電后,在手動方式或自動方式運行時,X軸出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,且無任何報警顯示。又如,機床在自動方式運行時突然停止,而CRT上無任何報警顯示。在運行機床的某軸時發(fā)生異常聲響,一般也無報警顯示等。一些早期的數(shù)控系統(tǒng)由于自診斷功能不強,尚未采用PLC,無PLC報警信息文本,所以出現(xiàn)無報警顯示故障的情況會更多一些。
對于無報警顯示故障,通常要具體情況具體分析,要根據(jù)故障發(fā)生的前后變化狀態(tài)進行分析判斷。例如,X軸在運行時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,首先判斷是數(shù)控部分故障還是伺服部分故障。具體做法是:在手搖脈沖進給方式中,可均勻地旋轉(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器,同時分別觀察比較CRT上Y軸、Z軸與X軸進給數(shù)字的變化速率。通常,如數(shù)控部分正常,則三個軸的變化速率應(yīng)基本相同,從而可確定X軸的爬行故障是伺服部分還是機械傳動造成的。
(4)按數(shù)控銑床發(fā)生故障的原因分類
1)數(shù)控銑床自身故障。這類故障是由數(shù)控銑床自身的原因引起的,與外部使用環(huán)境條件無關(guān)。數(shù)控銑床所發(fā)生的大多數(shù)故障均屬此類故障,但應(yīng)區(qū)別有些故障并非由機床本身引起,而是由外部原因所造成的。
2)數(shù)控銑床外部故障。這類故障是由外部原因造成的。例如,數(shù)控銑床的供電電壓過低,電壓波動過大,電壓相序不對或三相電壓不平衡;環(huán)境溫度過高;有害氣體、潮氣、粉塵侵入數(shù)控系統(tǒng);外來振動和干擾,如電焊機所產(chǎn)生的電火花干擾等均有可能使數(shù)控銑床發(fā)生故障;還有人為因素所造成的故障,如操作不當(dāng)、手動進給過快造成超程報贅、自動切削進給過數(shù)控銑床快造成過載報警。如操作不當(dāng)、手動進給過快造成超程報警、自動切削進給過快造成過載報警。又如,由于操作人員不按時按量給機床機械傳動系統(tǒng)加注潤滑油,易造成傳動噪聲或?qū)к壞Σ烈驍?shù)過大而使工作臺進給超載。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,首次使用數(shù)控銑床或由技能不熟練的工人來操作數(shù)控銑床,在使用的第一年內(nèi),由操作不當(dāng)所造成的外部故障要占1/3以上。
除上述常見故障分類外,還可按故障發(fā)生時有無破壞性分為破壞性故障和非破壞性故障;按故障發(fā)生的部位分為數(shù)控裝置故障,進給伺服系統(tǒng)故障,主軸系統(tǒng)故障,刀架、刀庫、工作臺故障等。